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周到维护,防患于未然

万可助力实现高温反应器监测自动化

作为脱碳计划的一部分,Air Liquide公司在其位于德国斯塔德附近的合成气工厂对新安装的反应器实施全天候监控。此举可确保该厂平稳运营并尽可能减少中断。该系统将热像仪和集成在工厂控制系统中的万可物联网网关相结合,可及早检测出异常,从而促进基于状态的主动维护。

自欧盟和德国引入CO2排放交易以来,许多原材料公司已采取各种措施来优化流程,并避免支付昂贵的成本来获得排放证书。虽然从政治角度来看这是符合预期的结果,但Air Liquide等公司长期以来就一直将可持续性作为公司战略的一部分。施塔德工厂便是坚守这种气候保护承诺的典范,而且得益于新的技术投资,他们更加坚定了这种承诺。

未来投资计划

在成功谈妥长期供应合同之后,他们对位于下萨克森州最大的化工生产基地之一——施塔德工厂的现有系统进行了彻底改造。Air Liquide公司专门从事工业气体业务,他们过去一年里在该厂投资了近4000万欧元。该项目旨在使合成气生产更加高效和环保。除了两个空气分离系统的现代化改造外,项目重点迅速转移到部分氧化系统(POX)。以前,与氢气和一氧化碳一起产生的CO2会被释放到环境中。新系统每年可提升15%的能源效率,减少约15,000吨的CO2排放量,相当于该厂直接排放量的80%。

此项创新给环境带来了积极影响,Air Liquide公司深感自豪。“我们部分氧化系统的新型16米反应器令人印象深刻。重量达到58吨,交付时间超过一年。无论是现在还是将来,保护反应器都是我们的首要任务,”杜塞尔多夫中欧集群自动化项目工程师Hendrik Gollek表示。Gollek与Air Liquide公司北部设施技术团队合作,确保项目取得成功。

万可与 TTS 组合系统的一大突出优势是具备预警功能。反应器内部故障多为渐进式发展,我们能够提前告知客户。客户可据此调整生产计划,我们也能有序停机检修,并快速恢复生产。

汉德里克・戈莱克,液化空气集团中欧区集群项目工程师,驻地杜塞尔多夫

需要实现可靠的预测

在约30bar和1000°C以上的极端条件下运行时,反应器内衬有耐火砖,可承受这种苛刻的环境。随着时间的推移,这种内衬层性能恶化,但传统的损伤检测方法要么成本高昂,要么结果不可靠,无法满足需求。因此,Air Liquide公司希望找到一种方法,提供可靠的内衬耐火砖检测信息,而无需根据不良预感或严格的时间表进行停机检测。

停机重启的过程效率低下而且成本高昂。为了避免这种情况,Air Liquide公司的专家建议采用配备工业热像仪的早期危险检测系统。最终,他们选择了TTS Automation的Prometheus摄像机,用于检测温度异常情况,同时结合利用万可智能控制技术,如750系列的PFC200。无论其他环境条件如何,这套系统都能检测出热异常。

新系统会在高温通过金属外护套明显显示灼热状态之前发出警告。在发出警告后,Air Liquide公司以受控方式关闭流程。冲洗反应器,并修复内部保护层。借助万可技术,该过程无需停机进行监测,而仅在发生实际故障时方才需要停机检修。第二个优势是有望在发生轻微故障或孤立的单点损坏时实现及早干预,防微杜渐。反应器容器新内衬需要数月时间方可建成。与之相反,轻微故障仅需几天即可修复。如果外护套受损,就需要更换全新的反应器。然后,系统会在很长时间内处于闲置状态,从而造成相关成本和生产损失。

无缝集成到自动化领域

对于Air Liquide公司的工程师来说,选择将摄像机和万可控制器相结合的系统是一大关键决策,为保障解决方案的未来可行性奠定了基础。“对我们来说,重要的是我们不止将测量系统作为一个独立的解决方案来运行,而是将其集成到Yokogawa过程控制系统中。这最大程度地减少了人力劳动及其所有相关的缺点,例如避免了需要耗费大量时间去解决的各种错误,”Gollek表示。两组3个摄像机沿径向方向布置在反应器周围,一个摄像机从上方记录反应槽动态,足以不间断地实施监控。这七个摄像机安装在反应器的上半部分,记录所有相关信息并在控制系统中显示,包括最大值和最小值,分为多个区。固定警报值由各方协商定义,只有在超出报警值时才会发出警报。

摄像机软件可在万可IoT控制盒上运行。无需转换,无需转移触点,无需布线。网关与TTS摄像机通信。控制系统的该接口是与万可IoT控制盒集成的关键。“将此类设备无缝集成到过程工业生产中是我们的专长。借助我们的解决方案,Air Liquide公司可以使用所有摄像机功能并处理原始数据。此外,在PLC层面管理和计算异常数据,减轻了系统负担并且允许操作人员直接从控制系统与摄像机电子装置进行通信,”万可智能工厂业务开发人员Wolfgang Laufmann解释说。

系统接口也是一个重要话题。“无论用户需要什么,无论是Modbus TCP、OPC UA、MQTT、远动协议还是连接到SCADA和/或云系统的其他接口,都无关紧要。我们的工具箱无所不有,我们已经能够快速、冷静地实施任何特殊解决方案,”Laufmann表示。优点还体现在布线工作上,因为布线工作相对简单。摄像机、网关和过程控制系统通过细光缆进行联网,而不是通过常规现场仪表来实现联网,否则可能需要使用额外的配电箱。在Air Liquide公司施塔德工厂,无需使用脚手架或现场安装配电箱。“万可在此提供的安装方案十分经济高效,”Gollek证实。

“但现在,我感到很高兴,许多内部和外部专家致力于开发新系统,以减少大量的CO2排放,而且我们通过安装监控摄像头和万可IoT控制盒简化了我们的维护工作。理想情况下,我们将满负荷生产,直到五年后的下一次大修,”Gollek笑着说。

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